德國科學(xué)家成功讓石墨烯在砷化鎵晶圓片上現(xiàn)形

德國研究人員表示，砷化鎵(GaAs)晶圓片上的沉積石墨烯(graphene)的純碳原子，可望催生新一代的高性能半導(dǎo)體組件。位于德國布朗斯威克(Braunschweig)之聯(lián)邦物理技術(shù)研究院(Physikalisch-Technische Bundesanstalt，PTB)的科學(xué)家最近宣布，已利用光學(xué)顯微鏡首次在砷化鎵晶圓片表面上看到石墨烯。

肉眼幾乎看不見的單個碳原子層能在支持層(support layer)被設(shè)計成抗反射濾波器(anti-reflection filter)型態(tài)時，用普通的光學(xué)顯微鏡看到；圖中標(biāo)示范圍內(nèi)就是單石墨烯層
砷 化鎵材料在半導(dǎo)體領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，且性能優(yōu)于硅芯片，特別是在RF領(lǐng)域波長對CMOS組件來說太短的相關(guān)應(yīng)用。而未來的碳芯片則可能會利用結(jié)晶碳層──也 就是石墨烯──來使組件性能超過硅芯片。為此德國科學(xué)家著手研究在砷化鎵材料上沉積石墨烯的方法，以制造出具有先進(jìn)性能的混合性材料。
今年初，意大利科學(xué)家試圖透過在砷化鎵晶圓片表面上蝕刻石墨烯晶格圖案的方式，來解決石墨烯與砷化鎵材料間晶格不匹配的問題，好制造出一種具備某些特性之「人造石墨烯」的材料。而德國科學(xué)家則是真的讓石墨烯成功地沉積在砷化鎵表面。
在此之前，大多數(shù)的石墨烯研究是以涂布了二氧化硅的硅晶圓片，也就是所謂的絕緣上覆硅(SOI)方式，來讓石墨烯現(xiàn)形。在砷化鎵晶圓上沉積石墨烯的技術(shù)之所以遲遲未開發(fā)，就在于很難用標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)顯微鏡來觀察結(jié)果，德國科學(xué)家就是解決了這個問題，為相關(guān)技術(shù)發(fā)展開了一扇大門。
研 究團(tuán)隊是在兩種材料之間加入一種砷化鋁(aluminium arsenide，AlAs)制程的抗反射(anti-reflective)緩沖層，解決了顯像的問題。透明的砷化鋁是以蒸氣涂布(vapor- coated)在數(shù)個單分子層中，科學(xué)家以適當(dāng)?shù)耐坎剂啃纬筛缮嫘?yīng)，就像是那些標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)干涉濾波器的效果。
利用分子束磊晶 (molecular beam epitaxy)法將摻雜砷化鎵基板上的多個砷化鎵與砷化鋁層優(yōu)化，德國研究團(tuán)隊成功讓砷化鎵上的石墨烯現(xiàn)形，且其分辨率能分辨出石墨烯是單、雙層還是 多層。該成果并已通過拉曼光譜(Raman spectroscopy)確認(rèn)，目前研究團(tuán)隊正在列舉其砷化鎵/石墨烯晶圓片的電氣特性。
(參考原文：Graphene mixes it up with GaAs，by R. Colin Johnson)